JPH09174090A - 硝化反応における基質律速推定方法 - Google Patents
硝化反応における基質律速推定方法Info
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- JPH09174090A JPH09174090A JP33834195A JP33834195A JPH09174090A JP H09174090 A JPH09174090 A JP H09174090A JP 33834195 A JP33834195 A JP 33834195A JP 33834195 A JP33834195 A JP 33834195A JP H09174090 A JPH09174090 A JP H09174090A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 循環式硝化脱窒法における硝化反応のアンモ
ニア性窒素に関する反応速度係数を、水質動力学的モデ
ルに基づいて推定する方法を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 循環式硝化脱窒法を用いた処理におい
て、略中間位置にある好気槽２ａに全酸素消費速度から
硝化反応に伴う酸素消費速度を差し引いた値の計測器で
あるＡＴＵ−Ｒｒ計１２とアンモニア性窒素濃度計１３
を設置し、これらの計測器の測定値に基づいて演算部１
４で硝化反応プロセスの動力学的モデルを作成し、アン
モニア性窒素の飽和定数を算出するようにした硝化反応
における基質律速推定方法を提供する。
ニア性窒素に関する反応速度係数を、水質動力学的モデ
ルに基づいて推定する方法を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 循環式硝化脱窒法を用いた処理におい
て、略中間位置にある好気槽２ａに全酸素消費速度から
硝化反応に伴う酸素消費速度を差し引いた値の計測器で
あるＡＴＵ−Ｒｒ計１２とアンモニア性窒素濃度計１３
を設置し、これらの計測器の測定値に基づいて演算部１
４で硝化反応プロセスの動力学的モデルを作成し、アン
モニア性窒素の飽和定数を算出するようにした硝化反応
における基質律速推定方法を提供する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は循環式硝化脱窒法を
用いて廃水中の有機物及び窒素を高効率に除去する装置
における硝化反応のアンモニア性窒素に関する反応速度
係数を、水質動力学的モデルに基づいて推定する方法に
関するものである。
用いて廃水中の有機物及び窒素を高効率に除去する装置
における硝化反応のアンモニア性窒素に関する反応速度
係数を、水質動力学的モデルに基づいて推定する方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から下水等の廃水中の有機物を効率
的に除去するとともに、閉鎖性水域の富栄養化の原因物
質と考えられている窒素及びリンを除去する方法が種々
提案されている。特に近時は窒素の除去率を高めること
が要求されており、窒素に関する規制も厳しくなること
が予想されるので、これを除去することができる高度処
理プロセスを採用する施設が増加するものと考えられ
る。
的に除去するとともに、閉鎖性水域の富栄養化の原因物
質と考えられている窒素及びリンを除去する方法が種々
提案されている。特に近時は窒素の除去率を高めること
が要求されており、窒素に関する規制も厳しくなること
が予想されるので、これを除去することができる高度処
理プロセスを採用する施設が増加するものと考えられ
る。
【０００３】一般的な活性汚泥法による装置以外に、生
物学的に窒素とリンを同時に除去する方法として、該活
性汚泥法の変法としての循環式硝化脱窒法が近時注目さ
れている。この循環式硝化脱窒法とは生物反応槽の前段
を無酸素状態にするために曝気を行わずに撹拌だけ行う
嫌気槽とし、生物反応槽の後段を曝気を行う好気槽とし
て、嫌気槽により流入する原水を無酸素状態下での撹拌
によって活性汚泥中の脱窒菌による脱窒を行い、次に好
気槽の内方に配置した散気管に空気を供給することによ
ってエアレーションによる酸素の存在下で活性汚泥によ
る有機物の酸化分解と硝化菌によるアンモニアの硝化を
行う。
物学的に窒素とリンを同時に除去する方法として、該活
性汚泥法の変法としての循環式硝化脱窒法が近時注目さ
れている。この循環式硝化脱窒法とは生物反応槽の前段
を無酸素状態にするために曝気を行わずに撹拌だけ行う
嫌気槽とし、生物反応槽の後段を曝気を行う好気槽とし
て、嫌気槽により流入する原水を無酸素状態下での撹拌
によって活性汚泥中の脱窒菌による脱窒を行い、次に好
気槽の内方に配置した散気管に空気を供給することによ
ってエアレーションによる酸素の存在下で活性汚泥によ
る有機物の酸化分解と硝化菌によるアンモニアの硝化を
行う。
【０００４】従って活性汚泥プロセスでは原水中の窒素
成分はアンモニア性窒素に分解され、このアンモニア性
窒素は硝化菌の存在と溶存酸素が豊富な条件下では硝酸
性窒素に酸化される。そして後段で生成した硝酸性窒素
を硝化液循環ポンプを用いて前段の嫌気槽に送り込むこ
とにより、嫌気槽の脱窒効果が促進される。
成分はアンモニア性窒素に分解され、このアンモニア性
窒素は硝化菌の存在と溶存酸素が豊富な条件下では硝酸
性窒素に酸化される。そして後段で生成した硝酸性窒素
を硝化液循環ポンプを用いて前段の嫌気槽に送り込むこ
とにより、嫌気槽の脱窒効果が促進される。
【０００５】前記脱窒菌とは、嫌気条件下で硝酸呼吸に
よりＮ０2−Ｎ及びＮ０3−ＮをＮ2やＮＯ2に還元する細
菌を指している。原水中のリンは嫌気槽内で放出され、
好気槽内で活性汚泥に取り込まれて除去される。処理水
は最終沈澱池を経て上澄液が消毒槽等を経由して放流さ
れ、該最終沈澱池内に沈降した汚泥の一部は汚泥返送ポ
ンプにより嫌気槽に返送され、他の汚泥は余剰汚泥引抜
ポンプからの余剰汚泥処理装置に送り込まれて処理され
る。
よりＮ０2−Ｎ及びＮ０3−ＮをＮ2やＮＯ2に還元する細
菌を指している。原水中のリンは嫌気槽内で放出され、
好気槽内で活性汚泥に取り込まれて除去される。処理水
は最終沈澱池を経て上澄液が消毒槽等を経由して放流さ
れ、該最終沈澱池内に沈降した汚泥の一部は汚泥返送ポ
ンプにより嫌気槽に返送され、他の汚泥は余剰汚泥引抜
ポンプからの余剰汚泥処理装置に送り込まれて処理され
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の循環式硝化脱窒法の場合、効率的で安定した運
転管理を行うことが難しいという問題点がある。即ち、
前記循環式硝化脱窒法は、生物反応槽の前段を無酸素状
態下で撹拌だけ行い、後段で曝気を行うことにより生成
された硝酸性窒素を前段に循環させて流入水中の有機物
を使って脱窒を行うことが特徴となっていて、標準活性
汚泥法に比して反応容積が増大する反面で運転操作は複
雑になるという面がある。
な従来の循環式硝化脱窒法の場合、効率的で安定した運
転管理を行うことが難しいという問題点がある。即ち、
前記循環式硝化脱窒法は、生物反応槽の前段を無酸素状
態下で撹拌だけ行い、後段で曝気を行うことにより生成
された硝酸性窒素を前段に循環させて流入水中の有機物
を使って脱窒を行うことが特徴となっていて、標準活性
汚泥法に比して反応容積が増大する反面で運転操作は複
雑になるという面がある。
【０００７】このような循環式硝化脱窒法により硝化を
実施するに際の運転管理のポイントとしては、硝化液
循環量、硝化菌が増殖するのに必要な汚泥滞留時間
（ＳＲＴ）、好気槽の溶存酸素（ＤＯ）濃度とその分
布、を挙げることができる。これら運転管理上の指標は
流入する下水の水質とか水量によって変化し、更に水温
とか季節によっても影響されるので、これらの条件に合
わせて運転管理を行わなければならない。しかし循環式
硝化脱窒法は活性汚泥標準法に比べて適用の歴史が浅い
ため、熟練した操作員は少なく、多くは試行錯誤的な運
転管理が行われているのが実状である。
実施するに際の運転管理のポイントとしては、硝化液
循環量、硝化菌が増殖するのに必要な汚泥滞留時間
（ＳＲＴ）、好気槽の溶存酸素（ＤＯ）濃度とその分
布、を挙げることができる。これら運転管理上の指標は
流入する下水の水質とか水量によって変化し、更に水温
とか季節によっても影響されるので、これらの条件に合
わせて運転管理を行わなければならない。しかし循環式
硝化脱窒法は活性汚泥標準法に比べて適用の歴史が浅い
ため、熟練した操作員は少なく、多くは試行錯誤的な運
転管理が行われているのが実状である。
【０００８】特に下水処理場では夏季の水温が高くて硝
化菌の増殖が活発になり、窒素成分のほとんどが硝化さ
れる反面で、水温が低下する秋季から冬季にかけて硝化
速度及び硝化率が低下するのが通例である。又、循環式
硝化脱窒法の反応の律速となっているのは硝化反応であ
り、特に循環式硝化脱窒法によって効率的に窒素を除去
するためには、嫌気槽における脱窒と好気槽における硝
化を最適な運転条件に保持することが要求され、しかも
窒素除去工程は硝化工程に影響される度合が高いため、
良好な窒素除去を行うためには硝化工程が良好に行われ
ていることが必要である。
化菌の増殖が活発になり、窒素成分のほとんどが硝化さ
れる反面で、水温が低下する秋季から冬季にかけて硝化
速度及び硝化率が低下するのが通例である。又、循環式
硝化脱窒法の反応の律速となっているのは硝化反応であ
り、特に循環式硝化脱窒法によって効率的に窒素を除去
するためには、嫌気槽における脱窒と好気槽における硝
化を最適な運転条件に保持することが要求され、しかも
窒素除去工程は硝化工程に影響される度合が高いため、
良好な窒素除去を行うためには硝化工程が良好に行われ
ていることが必要である。
【０００９】そこで本発明は循環式硝化脱窒法における
硝化反応のアンモニア性窒素に関する反応速度係数を、
水質動力学的モデルに基づいて推定する方法を提供する
ことを目的とするものである。
硝化反応のアンモニア性窒素に関する反応速度係数を、
水質動力学的モデルに基づいて推定する方法を提供する
ことを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、原水を嫌気槽で脱窒細菌により脱窒を行
う工程と、複数段の好気槽で硝化細菌により硝化を行う
工程と、好気槽内の硝化液を嫌気槽に送り込む工程と、
沈澱池で固液分離して上澄液を処理水として放流する工
程を含む循環式硝化脱窒法を用いた処理において、上記
好気槽の略中間位置に、全酸素消費速度から硝化反応に
伴う酸素消費速度を差し引いた値の計測器とアンモニア
性窒素濃度計を設置し、これらの計測器の測定値に基づ
いて硝化反応プロセスの動力学的モデルを作成し、演算
部でアンモニア性窒素の飽和定数を算出するようにした
硝化反応における基質律速推定方法を提供する。
成するために、原水を嫌気槽で脱窒細菌により脱窒を行
う工程と、複数段の好気槽で硝化細菌により硝化を行う
工程と、好気槽内の硝化液を嫌気槽に送り込む工程と、
沈澱池で固液分離して上澄液を処理水として放流する工
程を含む循環式硝化脱窒法を用いた処理において、上記
好気槽の略中間位置に、全酸素消費速度から硝化反応に
伴う酸素消費速度を差し引いた値の計測器とアンモニア
性窒素濃度計を設置し、これらの計測器の測定値に基づ
いて硝化反応プロセスの動力学的モデルを作成し、演算
部でアンモニア性窒素の飽和定数を算出するようにした
硝化反応における基質律速推定方法を提供する。
【００１１】上記動力学モデルの対象因子は、硝化速度
（ＲON）、最大比硝化速度係数（ＫON15）、硝化速度温
度依存係数（θON）、水温、アンモニア性窒素濃度（Ｓ
NH）、溶存酸素濃度（Ｓ0）、溶存酸素飽和定数
（ＫOA）、ｐＨ依存係数（ＦPH）、硝化菌濃度（ＸA）
である。
（ＲON）、最大比硝化速度係数（ＫON15）、硝化速度温
度依存係数（θON）、水温、アンモニア性窒素濃度（Ｓ
NH）、溶存酸素濃度（Ｓ0）、溶存酸素飽和定数
（ＫOA）、ｐＨ依存係数（ＦPH）、硝化菌濃度（ＸA）
である。
【００１２】かかる基質律速推定方法によれば、原水が
嫌気槽で脱窒され、好気槽での曝気と硝化細菌の作用に
基づく硝化が行われるとともに好気槽内の硝化液が嫌気
槽に送り込まれるという動作態様時に、反応プロセスに
関与する因子の各係数値に基づいてアンモニア性窒素の
飽和定数が算出され、アンモニア性窒素濃度の影響が推
定されると同時に水質シミュレーションシステムと結合
することによって該水質シミュレーションシステムの精
度が向上し、又、係数の自動校正が可能になるという作
用が得られる。
嫌気槽で脱窒され、好気槽での曝気と硝化細菌の作用に
基づく硝化が行われるとともに好気槽内の硝化液が嫌気
槽に送り込まれるという動作態様時に、反応プロセスに
関与する因子の各係数値に基づいてアンモニア性窒素の
飽和定数が算出され、アンモニア性窒素濃度の影響が推
定されると同時に水質シミュレーションシステムと結合
することによって該水質シミュレーションシステムの精
度が向上し、又、係数の自動校正が可能になるという作
用が得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下本発明にかかる硝化反応にお
ける基質律速推定方法の一実施例を、前記従来の構成部
分と同一の構成部分に同一の符号を付して詳述する。図
１は本実施例を適用した循環式硝化脱窒法を適用した生
物反応槽の概要図であり、に示した構成において、生物
反応槽を溶存酸素の存在しない嫌気槽１ａ，１ｂ，１
ｃ，１ｄと、溶存酸素の存在する複数段の好気槽２ａ，
２ｂ，２ｃ，２ｄとに仕切り、この嫌気槽１ａ，１ｂ，
１ｃ，１ｄにより、流入する原水３を無酸素状態下で撹
拌機構１０，１０による撹拌を行って活性汚泥中の脱窒
菌による脱窒を行い、次に好気槽２ａ，２ｂ，２ｃ，２
ｄの内方に配置した散気管４，４にブロワ５から空気を
供給することにより、エアレーションによる酸素の存在
下で活性汚泥による有機物の酸化分解と硝化菌によるア
ンモニアの硝化を行う。そして最終段の好気槽２ｄの硝
化液を硝化液循環ポンプ６を用いて嫌気槽１ａに送り込
むことにより、嫌気槽での脱窒効果が促進される。
ける基質律速推定方法の一実施例を、前記従来の構成部
分と同一の構成部分に同一の符号を付して詳述する。図
１は本実施例を適用した循環式硝化脱窒法を適用した生
物反応槽の概要図であり、に示した構成において、生物
反応槽を溶存酸素の存在しない嫌気槽１ａ，１ｂ，１
ｃ，１ｄと、溶存酸素の存在する複数段の好気槽２ａ，
２ｂ，２ｃ，２ｄとに仕切り、この嫌気槽１ａ，１ｂ，
１ｃ，１ｄにより、流入する原水３を無酸素状態下で撹
拌機構１０，１０による撹拌を行って活性汚泥中の脱窒
菌による脱窒を行い、次に好気槽２ａ，２ｂ，２ｃ，２
ｄの内方に配置した散気管４，４にブロワ５から空気を
供給することにより、エアレーションによる酸素の存在
下で活性汚泥による有機物の酸化分解と硝化菌によるア
ンモニアの硝化を行う。そして最終段の好気槽２ｄの硝
化液を硝化液循環ポンプ６を用いて嫌気槽１ａに送り込
むことにより、嫌気槽での脱窒効果が促進される。
【００１４】原水３中のリンは嫌気槽１ａ，１ｂ，１
ｃ，１ｄ内で放出され、好気槽２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ
内で活性汚泥に取り込まれて除去される。７は最終沈澱
池であり、この最終沈澱池７の上澄液は、処理水１１と
して図外の消毒槽等を経由してから放流され、該最終沈
澱池７内に沈降した汚泥の一部は汚泥返送ポンプ８によ
り嫌気槽１ａに返送され、他の汚泥は余剰汚泥引抜ポン
プ９から図外の余剰汚泥処理装置に送り込まれて処理さ
れる。
ｃ，１ｄ内で放出され、好気槽２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ
内で活性汚泥に取り込まれて除去される。７は最終沈澱
池であり、この最終沈澱池７の上澄液は、処理水１１と
して図外の消毒槽等を経由してから放流され、該最終沈
澱池７内に沈降した汚泥の一部は汚泥返送ポンプ８によ
り嫌気槽１ａに返送され、他の汚泥は余剰汚泥引抜ポン
プ９から図外の余剰汚泥処理装置に送り込まれて処理さ
れる。
【００１５】本実施例では、好気槽２ａ，２ｂ，２ｃ，
２ｄの適宜位置、図示例では略中間位置である好気槽２
ｂに全酸素消費速度から硝化反応に伴う酸素消費速度を
差し引いた値の計測器であるＡＴＵ−Ｒｒ計１２と、ア
ンモニア性窒素濃度計１３とを設置し、これらの計測器
の測定値に基づいて演算部１４でアンモニア性窒素の飽
和定数を算出することが動作上の特徴となっている。
２ｄの適宜位置、図示例では略中間位置である好気槽２
ｂに全酸素消費速度から硝化反応に伴う酸素消費速度を
差し引いた値の計測器であるＡＴＵ−Ｒｒ計１２と、ア
ンモニア性窒素濃度計１３とを設置し、これらの計測器
の測定値に基づいて演算部１４でアンモニア性窒素の飽
和定数を算出することが動作上の特徴となっている。
【００１６】以下に本実施例の動作態様を説明する。即
ち、このような循環式硝化脱窒法における硝化反応プロ
セスの動力学的モデルを作成し、計算によりシミュレー
ションを行うことによって効率的で安定した運転管理が
行える運転支援システムが得られる。この動力学的モデ
ルは幾つかの物質の反応モデルで構成されているが、そ
の中でも窒素除去に関しては前記したように硝化反応が
最も重要である。
ち、このような循環式硝化脱窒法における硝化反応プロ
セスの動力学的モデルを作成し、計算によりシミュレー
ションを行うことによって効率的で安定した運転管理が
行える運転支援システムが得られる。この動力学的モデ
ルは幾つかの物質の反応モデルで構成されているが、そ
の中でも窒素除去に関しては前記したように硝化反応が
最も重要である。
【００１７】硝化反応を示すモデル式は下記の（１）式
で表わされる。 ＲON＝−ＫON15eXP｛θON・（Ｔ−15）｝×｛ＳNH／（ＳNH＋ＫNH）｝ ×｛Ｓ0／（Ｓ0＋ＫOA）｝×ＦPH×ＸA ・・・・・・・・・・・・・・・・（１） ここでＲON：硝化速度（mg／l・h） ＫON15：最大比硝化速度係数（l・h） θON：硝化速度温度依存係数 Ｔ：水温（℃） ＳNH：アンモニア性窒素濃度（mg／l） ＫNH：アンモニア性窒素飽和定数（mg／l） Ｓ0：溶存酸素濃度（mg／l） ＫOA：溶存酸素飽和定数（mg／l） ＦPH：ｐＨ依存係数 ＸA：硝化菌濃度（mg／l） 上記（１）式の幾つかの係数の中で、ＫNHとＫOAは下水
処理場特有の数値であり、正確なシミュレーションを行
うためには実測に基づいた推定が必要である。この中で
ＫOAについては呼吸速度計（Ｒｒ計）を使用した推定法
は既に提案されている。他方のＫNHについては活性汚泥
混合液にアンモニア性窒素を添加してから曝気を行って
アンモニア性窒素の消費状況又は硝酸性窒素の生成状況
を水質分析した求めるのが一般的である。
で表わされる。 ＲON＝−ＫON15eXP｛θON・（Ｔ−15）｝×｛ＳNH／（ＳNH＋ＫNH）｝ ×｛Ｓ0／（Ｓ0＋ＫOA）｝×ＦPH×ＸA ・・・・・・・・・・・・・・・・（１） ここでＲON：硝化速度（mg／l・h） ＫON15：最大比硝化速度係数（l・h） θON：硝化速度温度依存係数 Ｔ：水温（℃） ＳNH：アンモニア性窒素濃度（mg／l） ＫNH：アンモニア性窒素飽和定数（mg／l） Ｓ0：溶存酸素濃度（mg／l） ＫOA：溶存酸素飽和定数（mg／l） ＦPH：ｐＨ依存係数 ＸA：硝化菌濃度（mg／l） 上記（１）式の幾つかの係数の中で、ＫNHとＫOAは下水
処理場特有の数値であり、正確なシミュレーションを行
うためには実測に基づいた推定が必要である。この中で
ＫOAについては呼吸速度計（Ｒｒ計）を使用した推定法
は既に提案されている。他方のＫNHについては活性汚泥
混合液にアンモニア性窒素を添加してから曝気を行って
アンモニア性窒素の消費状況又は硝酸性窒素の生成状況
を水質分析した求めるのが一般的である。
【００１８】ところがこのような手法では重要なアンモ
ニア性窒素濃度の低い状態での分析精度とか硝化反応の
進行に伴うｐＨ，ＤＯ濃度の変化が反応速度に大きな影
響を及ぼしてしまう難点があり、正確な測定は難しい。
ニア性窒素濃度の低い状態での分析精度とか硝化反応の
進行に伴うｐＨ，ＤＯ濃度の変化が反応速度に大きな影
響を及ぼしてしまう難点があり、正確な測定は難しい。
【００１９】図１に示した循環式硝化脱窒法の例では、
好気槽２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄで硝化反応が行われる
が、この反応は好気槽の上流から下流に向けて進行する
ので、該好気槽の上流部分では未反応のアンモニア性窒
素が多く、下流部分では硝化がほぼ完了している。又、
原水３の流入量とか流入水質の日間変動が硝化反応に影
響するため、中間部の好気槽では硝化が完了する時間帯
とアンモニア性窒素が存在する時間帯とができる。
好気槽２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄで硝化反応が行われる
が、この反応は好気槽の上流から下流に向けて進行する
ので、該好気槽の上流部分では未反応のアンモニア性窒
素が多く、下流部分では硝化がほぼ完了している。又、
原水３の流入量とか流入水質の日間変動が硝化反応に影
響するため、中間部の好気槽では硝化が完了する時間帯
とアンモニア性窒素が存在する時間帯とができる。
【００２０】即ち、排水中のアンモニア性窒素は、好気
的条件下で亜硝酸菌によって亜硝酸性窒素に酸化され、
更に硝酸菌によって硝酸性窒素まで酸化される。これら
の反応は次式のように表わされる。 ＮＨ4 +＋３／２Ｏ2 → ＮＯ2 -＋Ｈ2Ｏ＋２Ｈ+ ＮＯ2 -＋１／２Ｏ2 → ＮＯ3 - 他方で活性汚泥の酸素消費速度（呼吸速度Ｒｒ）はＢＯ
Ｄ除去と硝化反応及び内性呼吸による酸素消費の和とし
て表わされる。この呼吸速度は活性汚泥混合液を密閉容
器に入れ、そのＤＯの経時変化を測定することにより得
られる。
的条件下で亜硝酸菌によって亜硝酸性窒素に酸化され、
更に硝酸菌によって硝酸性窒素まで酸化される。これら
の反応は次式のように表わされる。 ＮＨ4 +＋３／２Ｏ2 → ＮＯ2 -＋Ｈ2Ｏ＋２Ｈ+ ＮＯ2 -＋１／２Ｏ2 → ＮＯ3 - 他方で活性汚泥の酸素消費速度（呼吸速度Ｒｒ）はＢＯ
Ｄ除去と硝化反応及び内性呼吸による酸素消費の和とし
て表わされる。この呼吸速度は活性汚泥混合液を密閉容
器に入れ、そのＤＯの経時変化を測定することにより得
られる。
【００２１】そこで本実施例の場合には、前記図１の好
気槽の中間部に位置する好気槽２ａにＡＴＵ−Ｒｒ計１
２とアンモニア性窒素濃度計１３とを設置して、測定値
の日間変動のデータから両者の相関を調べることによ
り、アンモニア性窒素濃度による硝化活性の変化を求め
た。その結果を図２に示す。
気槽の中間部に位置する好気槽２ａにＡＴＵ−Ｒｒ計１
２とアンモニア性窒素濃度計１３とを設置して、測定値
の日間変動のデータから両者の相関を調べることによ
り、アンモニア性窒素濃度による硝化活性の変化を求め
た。その結果を図２に示す。
【００２２】図２は横軸にアンモニア性窒素（ＮＨ4−
Ｎ）濃度を、縦軸に呼吸速度をとったグラフであり、相
関係数は 呼吸速度＝７０×ＮＨ4／（ＮＨ4＋０.４） となっている。
Ｎ）濃度を、縦軸に呼吸速度をとったグラフであり、相
関係数は 呼吸速度＝７０×ＮＨ4／（ＮＨ4＋０.４） となっている。
【００２３】これにより、最小二乗法等の手法を用いて
前記（１）式に測定値を当てはめることにより、Ｋ
NH（アンモニア性窒素飽和定数）を定量的に求めること
が出来る。ここで前記（１）式の他の影響因子の中で、
硝化菌濃度ＸAはその増殖の速度を考慮すると日間変動
は無視できる。又、ＤＯ濃度Ｓ0は呼吸速度の測定方法
がある一定区間のＤＯ濃度での変化速度を求めているの
で、この影響も無視することができる。更にｐＨとか水
温についても下水の緩衝能力とか反応槽の水量を考慮す
るとその日間変動を無視することができる。
前記（１）式に測定値を当てはめることにより、Ｋ
NH（アンモニア性窒素飽和定数）を定量的に求めること
が出来る。ここで前記（１）式の他の影響因子の中で、
硝化菌濃度ＸAはその増殖の速度を考慮すると日間変動
は無視できる。又、ＤＯ濃度Ｓ0は呼吸速度の測定方法
がある一定区間のＤＯ濃度での変化速度を求めているの
で、この影響も無視することができる。更にｐＨとか水
温についても下水の緩衝能力とか反応槽の水量を考慮す
るとその日間変動を無視することができる。
【００２４】従って上記アンモニア性窒素飽和定数ＫNH
は、１度推定すると数日のオーダーでは変化しないが、
長期的には季節変動とか水質変化により硝化菌の構成が
変化するので、定期的な更新が必要である。
は、１度推定すると数日のオーダーでは変化しないが、
長期的には季節変動とか水質変化により硝化菌の構成が
変化するので、定期的な更新が必要である。
【００２５】上記ＡＴＵ−Ｒｒ計１２に関して簡単に説
明すると、この計測器は通常硝化反応の進行状況をモニ
ターするために用いられる。即ち、酸素利用速度Ｒｒ
（oxygen utilization rate又は respiration rate）に
は有機物の酸化分解の際に消費される酸素量と、活性汚
泥の内生呼吸に消費される酸素量及び硝化反応で消費さ
れる酸素量とが含まれる。この値は有機物の除去や内生
呼吸による呼吸速度、即ち、全酸素消費速度から硝化反
応に伴う酸素消費速度を差し引いた値として表わされ
る。従って硝化反応の進行状況は、Ｒｒと硝化抑制剤で
あるＮ−アリルチオ尿素（化学式Ｃ4Ｈ8Ｎ2Ｓ，以下Ａ
ＴＵと略称する）を添加して測定したＲｒの差（ＡＴＵ
−Ｒｒ）から求めることができる。呼吸速度とは硝化反
応に伴う酸素消費量を表わすので、この値が小さければ
硝化反応が遅く、大きければ硝化反応が速いと判断する
ことができる。
明すると、この計測器は通常硝化反応の進行状況をモニ
ターするために用いられる。即ち、酸素利用速度Ｒｒ
（oxygen utilization rate又は respiration rate）に
は有機物の酸化分解の際に消費される酸素量と、活性汚
泥の内生呼吸に消費される酸素量及び硝化反応で消費さ
れる酸素量とが含まれる。この値は有機物の除去や内生
呼吸による呼吸速度、即ち、全酸素消費速度から硝化反
応に伴う酸素消費速度を差し引いた値として表わされ
る。従って硝化反応の進行状況は、Ｒｒと硝化抑制剤で
あるＮ−アリルチオ尿素（化学式Ｃ4Ｈ8Ｎ2Ｓ，以下Ａ
ＴＵと略称する）を添加して測定したＲｒの差（ＡＴＵ
−Ｒｒ）から求めることができる。呼吸速度とは硝化反
応に伴う酸素消費量を表わすので、この値が小さければ
硝化反応が遅く、大きければ硝化反応が速いと判断する
ことができる。
【００２６】このようにしてＡＴＵ−Ｒｒ計１２とアン
モニア性窒素濃度計１３によって測定された値が演算部
１４に入力され、前記（１）式に基づいてアンモニア性
窒素の飽和定数ＫNHを算出することが本実施例の特徴と
なっている。
モニア性窒素濃度計１３によって測定された値が演算部
１４に入力され、前記（１）式に基づいてアンモニア性
窒素の飽和定数ＫNHを算出することが本実施例の特徴と
なっている。
【００２７】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる硝化反応における基質律速推定方法によれば、原水
が嫌気槽で脱窒され、好気槽での曝気と硝化細菌の作用
に基づく硝化が行われるとともに好気槽内の硝化液が嫌
気槽に送り込まれるという動作態様時に、反応プロセス
に関与する因子の各係数値に基づいてアンモニア性窒素
の飽和定数が算出され、その結果に基づいてアンモニア
性窒素濃度の影響が推定可能になるとともにプラントの
運転を制御するための出力を得ることができる。しかも
水質シミュレーションシステムと結合することによって
該水質シミュレーションシステムの精度が向上し、係数
の自動校正が可能になるという効果が得られる。
かる硝化反応における基質律速推定方法によれば、原水
が嫌気槽で脱窒され、好気槽での曝気と硝化細菌の作用
に基づく硝化が行われるとともに好気槽内の硝化液が嫌
気槽に送り込まれるという動作態様時に、反応プロセス
に関与する因子の各係数値に基づいてアンモニア性窒素
の飽和定数が算出され、その結果に基づいてアンモニア
性窒素濃度の影響が推定可能になるとともにプラントの
運転を制御するための出力を得ることができる。しかも
水質シミュレーションシステムと結合することによって
該水質シミュレーションシステムの精度が向上し、係数
の自動校正が可能になるという効果が得られる。
【００２８】特に従来の循環式硝化脱窒法における運転
管理のポイントである硝化液循環量とか汚泥滞留時間及
び好気槽のＤＯ分布等の指標は、流入下水の水質とか
量、水温とか季節の要因によって影響を受け易いという
問題があったが、本発明によれば上記の要因に影響され
ない客観的なデータが得られるので、操作員の勘とか経
験に頼らずに効率的で安定したプラントの運転管理を行
うことができる。
管理のポイントである硝化液循環量とか汚泥滞留時間及
び好気槽のＤＯ分布等の指標は、流入下水の水質とか
量、水温とか季節の要因によって影響を受け易いという
問題があったが、本発明によれば上記の要因に影響され
ない客観的なデータが得られるので、操作員の勘とか経
験に頼らずに効率的で安定したプラントの運転管理を行
うことができる。
【図１】本実施例を適用した循環式硝化脱窒法を適用し
た生物反応槽の概要図。
た生物反応槽の概要図。
【図２】アンモニア性窒素濃度と呼吸速度の関係を示す
グラフ。
グラフ。
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ…嫌気槽 ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ…好気槽 ３…原水 ４…散気管 ５…ブロワ ６…硝化液循環ポンプ ７…最終沈澱池 ８…汚泥返送ポンプ ９…余剰汚泥引抜ポンプ １１…処理水 １２…ＡＴＵ−Ｒｒ計 １３…アンモニア性窒素濃度計 １４…演算部
Claims (2)
- 【請求項１】 原水を嫌気槽で脱窒細菌により脱窒を行
う工程と、複数段の好気槽で硝化細菌により硝化を行う
工程と、好気槽内の硝化液を嫌気槽に送り込む工程と、
沈澱池で固液分離して上澄液を処理水として放流する工
程を含む循環式硝化脱窒法を用いた処理において、 上記好気槽の略中間位置に、全酸素消費速度から硝化反
応に伴う酸素消費速度を差し引いた値の計測器とアンモ
ニア性窒素濃度計を設置し、これらの計測器の測定値に
基づいて硝化反応プロセスの動力学的モデルを作成し、
演算部でアンモニア性窒素の飽和定数を算出することを
特徴とする硝化反応における基質律速推定方法。 - 【請求項２】 前記動力学モデルの対象因子は、硝化速
度（ＲON）、最大比硝化速度係数（ＫON15）、硝化速度
温度依存係数（θON）、水温、アンモニア性窒素濃度
（ＳNH）、溶存酸素濃度（Ｓ0）、溶存酸素飽和定数
（ＫOA）、ｐＨ依存係数（ＦPH）、硝化菌濃度（ＸA）
である請求項１記載の硝化反応における基質律速推定方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33834195A JPH09174090A (ja) | 1995-12-26 | 1995-12-26 | 硝化反応における基質律速推定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33834195A JPH09174090A (ja) | 1995-12-26 | 1995-12-26 | 硝化反応における基質律速推定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09174090A true JPH09174090A (ja) | 1997-07-08 |
Family
ID=18317250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33834195A Pending JPH09174090A (ja) | 1995-12-26 | 1995-12-26 | 硝化反応における基質律速推定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09174090A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001353496A (ja) * | 2000-06-12 | 2001-12-25 | Toshiba Corp | 下水処理システムおよび計測システム |
| JP2011062653A (ja) * | 2009-09-18 | 2011-03-31 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 窒素含有排水の処理方法 |
| CN102491589A (zh) * | 2011-12-07 | 2012-06-13 | 重庆大学 | 一种多级a/o生物膜耦合脱氮除磷水处理方法 |
-
1995
- 1995-12-26 JP JP33834195A patent/JPH09174090A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001353496A (ja) * | 2000-06-12 | 2001-12-25 | Toshiba Corp | 下水処理システムおよび計測システム |
| JP2011062653A (ja) * | 2009-09-18 | 2011-03-31 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 窒素含有排水の処理方法 |
| CN102491589A (zh) * | 2011-12-07 | 2012-06-13 | 重庆大学 | 一种多级a/o生物膜耦合脱氮除磷水处理方法 |
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